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TWI540269B - Rigid coupling - Google Patents

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TWI540269B
TWI540269B TW101136355A TW101136355A TWI540269B TW I540269 B TWI540269 B TW I540269B TW 101136355 A TW101136355 A TW 101136355A TW 101136355 A TW101136355 A TW 101136355A TW I540269 B TWI540269 B TW I540269B
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Harmonic Drive Systems
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Description

剛性聯軸器
本發明係關於用來將2根軸予以同軸地連結之開縫式的剛性聯軸器。詳而言之是關於，相對於具有開縫之聯軸器部分，能將軸毫無傾斜地藉由緊固螺栓予以緊固固定之開縫式的剛性聯軸器。
開縫式的剛性聯軸器，是在具有開縫之聯軸器部分插入連結對象當中一方的軸，在此狀態下將該聯軸器部分藉由緊固螺栓予以緊固，而在該聯軸器部分將軸呈同軸地予以緊固固定。一般開縫式的剛性聯軸器，例如專利文獻1之第4圖所示般具備：圓筒狀的聯軸器本體、貫穿其中心而延伸之一定內徑的圓形軸孔、以及緊固螺栓。在聯軸器本體的中途位置形成有朝圓周方向延伸之第1狹縫。此外，從聯軸器本體之其中一方的端至第1狹縫，形成有朝聯軸器軸線方向延伸之第2狹縫。在將連結對象之軸插入圓形軸孔的狀態下，藉由緊固螺栓將被第2狹縫分裂之聯軸器本體的部分予以緊固，而能將軸呈同軸地緊固固定於聯軸器本體。
這種剛性聯軸器，例如適用於在減速機等的輸入軸將馬達的輸出軸呈同軸地予以連結的情況。在專利文獻2、3中，從聯軸器的其中一方的開口端，將行星齒輪裝置之太陽齒輪的軸部分予以壓入固定，從聯軸器之具有狹縫之 另一方的開口端將馬達輸出軸插入，藉由未圖示的緊固螺栓予以緊固固定。
[專利文獻1]日本特開2008-95937號公報
[專利文獻2]日本特開2005-9614號公報
[專利文獻3]日本特開2000-179629號公報
開縫式的剛性聯軸器，將軸插入具有開縫之聯軸器部分的軸孔而藉由緊固螺栓將該聯軸器部分予以緊固固定的情況，相對於該聯軸器部分的軸芯，會有軸發生傾斜的情形。以往認為，經由緊固螺栓的緊固，而產生軸外徑相對於軸孔內徑的公差量之軸偏移。根據本發明人等的解析得知，會產生比該軸偏移大非常多的軸傾斜(傾倒)。在必須以高精度傳遞旋轉之傳遞機構等，必須確實地防止或抑制這種失準(misalignment)現象。
本發明的課題是為了提供一種能以毫無傾斜(傾倒)的狀態或儘量抑制傾斜(傾倒)的狀態將軸予以緊固固定之剛性聯軸器。
為了解決上述課題，本發明的剛性聯軸器，係具備：筒狀的聯軸器本體、形成於前述聯軸器本體之圓形剖面的軸孔、使前述聯軸器本體的一部分在聯軸器中心軸線的方向分裂之第1狹縫、使前述聯軸器本體的一部分在聯軸器圓周方向分裂之 第2狹縫、以及將前述聯軸器本體之被前述第1狹縫及前述第2狹縫分裂的部分予以緊固之緊固具；前述第1狹縫，是沿著前述聯軸器本體的圓周方向以既定的角度範圍延伸之狹縫；前述第2狹縫，是從前述聯軸器本體之其中一方的端至前述第1狹縫朝軸線方向延伸的狹縫；前述聯軸器本體之形成有前述第2狹縫的部分，係具備緊固用軸孔部分之緊固部，當前述緊固具緊固時該緊固用軸孔部分的內徑可縮小；在前述軸孔的內周面，至少在與前述緊固部的內周面部分相連之內周面部分，形成有相對於前述緊固部的內周面部分朝半徑方向外側退避之離隙面。
一般而言，只要在聯軸器本體形成同一內徑的軸孔，將緊固部之內周面部分以外的軸孔內周面部分予以切削而使其全體成為離隙面即可。例如，相對於緊固部之軸孔部分的內徑，以其以外之軸孔部分的內徑大1mm左右的方式在聯軸器本體形成軸孔即可。
第1A圖係顯示開縫式的剛性聯軸器所發生的軸傾倒之說明圖。在剛性聯軸器1之聯軸器本體2的軸孔3，將連結對象當中一方的軸5插入。軸5是從聯軸器本體2之具有狹縫的緊固部4之端面2a側插入。在將軸5插入後的狀態下，藉由緊固螺栓(未圖示)將緊固部4予以緊固。
當緊固螺栓緊固時，聯軸器本體2會從該緊固部4的 部位發生傾斜。
插入到比緊固部4更深的軸孔3部位之軸5的外周面5a、即前端側部分的外周面5a，會與軸孔內周面部分3b接觸。軸孔內周面部分3b會產生將軸5朝與其軸線方向正交的方向推入的力。結果，在軸5和聯軸器本體2之間會相對地發生大幅傾斜。依據本發明人等的解析確認出，如第1B圖所示般，在與緊固部4之緊固用軸孔部分的內周面部分3a鄰接之深側軸孔部分之內周面部分3c(圖中粗線所包圍的區域)，會在其和軸5之間發生大的接觸壓力。
依據本發明之剛性聯軸器，藉由緊固具將聯軸器本體予以緊固時，在對於插入軸孔後之軸從軸孔內周面側施加接觸壓力之內周面部分(第1B圖之內周面部分3c)，形成有朝半徑方向外側退避之離隙面。利用離隙面，可避免在軸孔內周面部分和軸之間發生接觸壓力。或是，可大幅減低該接觸壓力。結果，可防止或抑制被緊固固定於聯軸器本體之軸發生傾斜(傾倒)，能將軸高精度且呈同軸地緊固固定於聯軸器本體。
以下參照圖式說明運用本發明之剛性聯軸器的實施方式。
第2圖顯示本發明的實施方式之剛性聯軸器的立體圖。第3A圖是沿著包含其中心軸線的平面切斷後的狀態之 立體圖，第3B圖顯示剛性聯軸器的軸孔內周面之放大局部剖面圖。參照該等圖作說明，剛性聯軸器11具備圓筒狀的聯軸器本體12及緊固螺栓13。在開口於聯軸器本體12之其中一方的端面12a之軸孔14，插入連結對象當中一方的軸15，藉由緊固螺栓13以同軸狀態緊固固定於聯軸器本體12。在開口於聯軸器本體12之另一方的端面12b之軸孔16，將連結對象之另一方的軸(未圖示)例如以同軸狀態予以壓入固定。藉此，使雙方的軸透過剛性聯軸器11連結成同軸狀態。
聯軸器本體12，從其一方的端面12a朝向另一方的端面12b呈同軸地形成有：大徑的圓筒部21、比其小徑的圓筒部22以及更小徑的圓筒部23。在大徑的圓筒部21，在離端面12a朝中心軸線11a方向既定距離的位置，形成有以大致180度的角度範圍朝圓周方向延伸之一定寬度的第1狹縫24。利用第1狹縫24，使圓筒部21之形成有第1狹縫24的部分在中心軸線11a方向被分裂。從端面12a至第1狹縫24之圓筒部分，是作為緊固部25發揮功能的部分，該緊固部25是用來藉由緊固螺栓13將軸15予以緊固固定。此外，在該緊固部25，形成有從端面12a至第1狹縫24朝中心軸線11a方向呈直線狀延伸之第2狹縫26。利用第2狹縫26使緊固部25在圓周方向被分裂。
在緊固部25，在隔著第2狹縫26而對峙之一方的部分形成有螺栓通孔27，在另一方的部分形成有螺栓緊固 孔(未圖示)，該螺栓緊固孔在內周面形成有母螺紋部。將緊固螺栓13透過螺栓通孔27鎖入螺栓緊固孔，藉此將緊固部25朝半徑方向內側予以緊固，而使插入軸孔14後之軸15緊固固定於聯軸器本體12。
此外，開口於聯軸器本體12的端面12a之軸孔14，如第3A圖、第3B圖所示般，是貫穿圓筒部21而延伸至圓筒部22的中途位置。開口於另一方的端面12b之軸孔16，是比軸孔14小徑的圓形軸孔，從端面12b延伸至圓筒部23的中心軸線11a方向之中途位置。該等的軸孔14及軸孔16是形成同軸的，且是透過比其等更小徑的圓形連通孔29而連接。
在此，端面12a側的軸孔14包含：形成於緊固部25的內部之緊固用軸孔部分31、以及其以外之軸孔部分32。緊固用軸孔部分31，是從端面12a至第1狹縫24的端面12a側之狹縫端面24a為止的部分。比起該緊固用軸孔部分31之圓形內周面部分31a的內徑d(31)，其以外的軸孔部分32之圓形內周面部分32a的內徑d(32)稍大。換言之，相對於圓形內周面部分31a，圓形內周面部分32a成為朝半徑方向外側稍微退避之離隙面。因此，在緊固用軸孔部分31之圓形內周面部分31a和與其相連之軸孔部分32的圓形內周面部分32a之間，形成有圓弧狀的些微段差33。
第4圖顯示上述構造的剛性聯軸器11之軸15的傾倒量解析結果之一例。作為剛性聯軸器11，聯軸器內徑、 亦即軸孔14之緊固部25的內徑d(31)為35.016mm，其以外的軸孔部分的內徑d(32)為36.016mm，軸15外徑為35.005mm，軸15對於軸孔14之插入長度為42mm，針對此情況進行解析。剛性聯軸器11及軸15的材料常數為楊氏模數206GPa、帕松比0.3。
從端面12a朝中心軸線11a方向(圖中X軸方向)，於24mm、54mm、84mm及100mm之各點P1~P4，解析與聯軸器本體12的外周表面之中心軸線11a正交的方向(圖中Z軸方向)之移位量。圖中的正方形點為軸孔14內徑在中心軸線11a方向同樣都是35.016mm的情況，菱形點為本例之剛性聯軸器11的情況。根據該圖可知，若使用本例之剛性聯軸器11的話，可大幅抑制軸15的傾斜(傾倒)。
接著，為了將軸15傾斜抑制為容許範圍內的值，只要調整軸孔部分32的內周面部分相對於緊固用軸孔部分31的內周面部分之朝半徑方向外側的退避量、緊固部25的寬度(緊固部25之從端面12a至第1狹縫24的長度)、及緊固部25之中心軸線11a方向上的緊固螺栓13之緊固位置即可。藉由適當地設定該等，能確實地將軸15的傾斜抑制成容許範圍內的值。
又在上述例子，相對於緊固部25之軸孔部分的內徑d(31)，是使其以外的軸孔部分之內徑d(32)全體形成更大。基本上，只要使第1B圖中粗線所包圍的鄰接內周面部分3c成為離隙面即可。亦即，只要將與緊固部25之內周面部分連續且位於第1狹縫24間的相連部分沿中心軸線 11a方向切削既定長度來形成離隙面即可。一般而言，基於軸孔加工上的觀點，較佳為將緊固部25以外的軸孔內周面部分全體切削而形成離隙面。
1、11‧‧‧聯軸器
2、12‧‧‧聯軸器本體
2a、12a、12b‧‧‧端面
3、14、16‧‧‧軸孔
3a~3c‧‧‧軸孔內周面部分
4、13、25‧‧‧緊固部
5、15‧‧‧軸
5a‧‧‧軸的前端側部分之外周面
11a‧‧‧中心軸線
21~23‧‧‧圓筒部
24‧‧‧第1狹縫
24a‧‧‧狹縫端面
26‧‧‧第2狹縫
27‧‧‧螺栓通孔
29‧‧‧圓形連通孔
31‧‧‧緊固用軸孔部分
31a‧‧‧緊固用軸孔部分的內周面部分
32‧‧‧緊固用軸孔部分以外之軸孔部分
32a‧‧‧緊固用軸孔部分以外之軸孔部分的內周面部分
33‧‧‧段差
第1A圖係顯示剛性聯軸器之軸的傾斜狀態之說明圖。
第1B圖係顯示第1A圖的剛性聯軸器之軸孔內周面部分的說明圖。
第2圖係顯示在本發明之剛性聯軸器將軸予以緊固固定的狀態之立體圖。
第3A圖係顯示將第2圖的剛性聯軸器沿著包含其軸線的平面切斷的狀態之立體圖。
第3B圖顯示第2圖的剛性聯軸器之軸孔內周面的放大局部剖面圖。
第4圖顯示第2圖的剛性聯軸器之軸傾斜的解析結果之一例。
11a‧‧‧中心軸線
12a‧‧‧端面
15‧‧‧軸
21‧‧‧圓筒部
24‧‧‧第1狹縫
24a‧‧‧狹縫端面
25‧‧‧緊固部
31‧‧‧緊固用軸孔部分
32‧‧‧緊固用軸孔部分以外之軸孔部分
33‧‧‧段差

Claims (3)

  1. 一種剛性聯軸器(11)，係具備：筒狀的聯軸器本體(12)、形成於前述聯軸器本體(12)且開口於前述聯軸器本體(12)之其中一方的端面(12a)之圓形剖面的軸孔(14)、使前述聯軸器本體(12)的一部分在聯軸器中心軸線的方向分裂之第1狹縫(24)、使前述聯軸器本體(12)的一部分在聯軸器圓周方向分裂之第2狹縫(26)、以及將前述聯軸器本體(12)之被前述第1狹縫(24)及前述第2狹縫(26)分裂的部分予以緊固之緊固具(13)；前述第1狹縫(24)，是沿著前述聯軸器本體(12)的圓周方向以既定的角度範圍延伸之狹縫；前述第2狹縫(26)，是從前述聯軸器本體(12)之其中一方的端至前述第1狹縫(24)朝前述聯軸器中心軸線的方向延伸之狹縫；前述聯軸器本體(12)之形成有前述軸孔(14)的部分，是由形成有前述第2狹縫(26)之第1部分及未形成前述第2狹縫(26)之第2部分所構成，在前述聯軸器中心軸線的方向上，前述第1狹縫(24)位於前述第1部分和前述第2部分之間；前述聯軸器本體(12)之形成有前述第2狹縫(26)的第1部分，是具備內周面部分(31a)之緊固部(25)，當前述緊固具(13)緊固時該內周面部分(31a)的內徑可縮小； 在前述軸孔(14)之內周面，至少在與前述緊固部(25)的內周面部分(31a)相連之前述第2部分的內周面部分，形成有相對於前述緊固部(25)之內周面部分(31a)朝半徑方向外側退避之離隙面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之剛性聯軸器(11)，其中，前述軸孔的內周面當中前述緊固部(25)之內周面部分(31a)以外的內周面部分(32a)全體，成為相對於前述緊固部(25)之內周面部分(31a)朝半徑方向外側退避之離隙面。
  3. 一種使用剛性聯軸器(11)之軸連結方法，是使用申請專利範圍第1或2項所述的剛性聯軸器(11)之軸連結方法，將前述聯軸器本體(12)之前述聯軸器中心軸線的方向上之前述第1狹縫(24)的形成位置、前述聯軸器本體(12)之前述聯軸器中心軸線的方向上之前述緊固具(13)的緊固位置(27)、以及前述離隙面和前述緊固部(25)的內周面部分(31a)之間的內徑差當中之至少一者予以調整，藉此將緊固固定於前述軸孔(14)之軸(15)相對於前述剛性聯軸器(11)的傾斜抑制在既定值以下。
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